Dollys Schöpfer Entfernt Sich Vom Klonen Und Von Embryonalen Stammzellen
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Video: Stammzellenforschung - Totipotente & Pluripotente Stammzellen & Embryonenschutzgesetz 2022, Dezember
Anonim

Wie viele Stammzellpioniere hat Ian Wilmut, der Schöpfer von Dolly, dem Schaf, einen alternativen Ansatz gewählt. Ist dies der Anfang vom Ende für das Klonen von Embryonen?

Ian Wilmut sitzt am Fenster eines noblen Küstenhotels in Half Moon Bay, Kalifornien, und trägt einen babyblauen Pullover und Khakis. Er projiziert nicht das Bild eines Wissenschaftlers, der eines der dramatischsten Experimente der modernen Biologie durchgeführt hat. Als er und seine Mitarbeiter 1997 Dolly, das geklonte Schaf, enthüllten, entzündeten sie das Forschungsfeld der embryonalen Stammzellen, stießen in der Öffentlichkeit auf Ehrfurcht und lösten eine Panik über das bevorstehende Klonen von Menschen aus. "Dolly war eine große Überraschung für alle", erinnert sich der Stammzellbiologe Thomas Zwaka vom Zentrum für Zell- und Gentherapie am Baylor College of Medicine. Geklonte Frösche hatten sich geweigert, über das Kaulquappenstadium hinauszuwachsen, und ein scheinbarer Erfolg bei Mäusen hatte sich als Fälschung erwiesen. Nach wissenschaftlichem Konsens war es damals biologisch unmöglich, erwachsene Säugetiere nach der von Wilmut verwendeten Methode zu klonen.

Als Dolly reifte, entwickelte sich die Klontechnologie, die ihren sogenannten somatischen Zellkerntransfer (SCNT) hervorbrachte, zu einem reichen Forschungsunternehmen. Die Wissenschaftler hofften, irgendwann in der Lage zu sein, die Zelle eines Patienten zu entnehmen, ihren Kern in ein unbefruchtetes menschliches Ei zu legen und dann embryonale Stammzellen zu ernten, um hartnäckige Erkrankungen wie die Parkinson-Krankheit zu behandeln. Die erste klinische Studie am Menschen scheint jedoch weiterhin weit entfernt zu sein. Das Klonen von Embryonen wird durch ein Bundesfinanzierungsverbot, zutiefst kontroverse ethische Fragen und technische Herausforderungen eingeschränkt. Mitte Mai veranlassten Sicherheitsbedenken die US-amerikanische Food and Drug Administration, ein Angebot der Geron Corporation in Menlo Park, Kalifornien, zur Durchführung von Studien an Patienten mit akuten Rückenmarksverletzungen zurückzustellen.

Jetzt ist der 64-jährige Wilmut einer von mehreren hochkarätigen Wissenschaftlern, die SCNT im Konzept treu bleiben, aber eine Großhandelsgebühr vom Feld in eine alternative Technologie führen. Dieser andere Ansatz, der 2006 erstmals von Shinya Yamanaka von der Universität Kyoto demonstriert wurde, bringt adulte Zellen in einen embryonalen Zustand zurück, der Pluripotenz genannt wird und in dem sie die Fähigkeit wiedererlangen, sich zu jeder Art von Zelle zu entwickeln. Jedes gut ausgestattete Labor kann die vergleichsweise einfache Technik anwenden. "Es ist wirklich einfach - ein Highschool-Labor kann das", sagt Mahendra Rao, Leiter des Geschäfts mit Stammzellen und regenerativer Medizin bei Invitrogen, einem Biowissenschaftsunternehmen mit Sitz in Carlsbad, Kalifornien. Yamanakas Ansatz ermöglicht es Wissenschaftlern auch, über Atomkraft zu springen Die Probleme bei der Eizellversorgung von transfer und die Umgehungsbedenken hinsichtlich der Zerstörung menschlicher Embryonen.

Solche Praktiken und nicht ein Mangel an wissenschaftlichem Wert scheinen den SCNT-Exodus voranzutreiben. Wilmut beschreibt seinen eigenen Ansatzwechsel als Nebenprodukt zeitaufwändiger Aufgaben an der Spitze des schottischen Zentrums für Regenerative Medizin in Edinburgh, eine Position, die er letztes Jahr nach fast drei Jahrzehnten am nahe gelegenen Roslin Institute übernommen hatte. Mit 20 Hauptforschern, die seine Aufmerksamkeit forderten, hatte sich Wilmuts Forschung zur Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) zu einem Kriechen verlangsamt. "Wir dachten, es wäre wahrscheinlicher, dass die Dinge schnell gehen", sagt er.

Der Kerntransfer somatischer Zellen erfordert enorme Fähigkeiten und teure Ausrüstung. Es ist leicht, das unbefruchtete Ei zu beschädigen und den gespendeten Kern dazu zu bringen, gemeinsam mit seinem neuen Wirt zu arbeiten. Im vergangenen Herbst kündigten Forscher der Oregon Health & Science University den ersten Erfolg bei Primaten an. Das Team ging jedoch 304 Eier von 14 weiblichen Rhesusaffen durch, um nur zwei Zelllinien zu erzeugen. Und einer von ihnen hatte ein abnormales Y-Chromosom. Beim Menschen bleibt die Fähigkeit, frische Eizellen zu sammeln, ebenfalls ein großes Hindernis, insbesondere weil Wissenschaftler Spender nicht legal bezahlen können.

Yamanakas Fähigkeit, adulte Mauszellen in embryonale Stammzellen umzuwandeln, die als induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) bezeichnet werden, hat neue Erregung in die regenerative Medizin gepumpt. In diesem Prozess verwenden Wissenschaftler Viren, um drei bis vier Gene in eine adulte Zelle zu transportieren und sie wieder in ihren nicht spezialisierten Zustand zu programmieren, sodass sie in jede Art von Zelle im Körper hineinwachsen kann. Innerhalb weniger Monate berichteten Yamanakas Team und drei weitere über Erfolge bei der Verwendung menschlicher Zellen aus adulter Haut, Gelenkgewebe und neugeborener Vorhaut.

Jetzt ist es schwierig, ein Labor zu finden, das sich ausschließlich auf das Klonen von Embryonen konzentriert. Jamie Thomson, der als erster lebensfähige Zellen aus einem menschlichen Embryo pflückte und in Kultur züchtete, übernahm kürzlich die Leitung eines Instituts, das sich hauptsächlich mit iPS-Zellen befasst. Obwohl die Technik bisher ineffizient ist - weniger als 1 Prozent der Zellen werden pluripotent -, sehen Wissenschaftler den iPS-Ansatz als einen schnelleren Weg zu Zellen, die für die Krankheitsforschung und letztendlich für die Klinik geeignet sind.

Wilmut schwärmt, dass sein Team mit iPS Zelllinien untersuchen kann, anstatt zu ringen, um sie zu erhalten. "Alles, was Sie tun müssen, ist, einige Hautzellen von jemandem zu nehmen, der anscheinend die Krankheit geerbt hat, etwas" magischen Staub "auf sie zu streuen und drei Wochen zu warten", sagt er. "Und du hast pluripotente Zellen." Wilmut und seine Mitarbeiter, darunter George Daley vom Kinderkrankenhaus Boston und Chris Shaw vom King's College London, hoffen, mithilfe von iPS-Zellen Mutationen identifizieren zu können, die an ALS beteiligt sind.

Die Methode verspricht immer noch keine schnellen Heilungen. Bei ALS müssen Forscher beispielsweise die Krankheitsentwicklung beschleunigen und die verschiedenen an der Erkrankung beteiligten Zellen gemeinsam kultivieren. Wissenschaftler möchten retrovirale Vektoren vermeiden, die riskant sind, weil sie die Gene zufällig in das Chromosom abgeben. Darüber hinaus können die neuen Gene in ihrem Aktivitätsniveau variieren, sich auf überraschende Weise einschalten oder andere Gene negativ beeinflussen. Einige Teams haben es geschafft, iPS-Zellen ohne das von Yamanaka verwendete Tumor-produzierende Gen herzustellen, aber sie fanden auch heraus, dass sie infolgedessen viel weniger iPS-Zellen hatten.

Wissenschaftler verstehen nicht vollständig, wie die iPS-Reprogrammierung funktioniert - die eingefügten Gene könnten einen zentralen Regulationskreislauf darstellen oder andere Gene aktivieren. Es ist auch nicht klar, ob sich die Ergebnisse geringfügig von embryonalen Stammzellen unterscheiden. Noch hat niemand die beiden gezüchtet und einen Nebeneinander-Vergleich durchgeführt, und das Überleben nach der Transplantation ist für beide unbekannt.

Die iPS-Zellen könnten Biologen dazu zwingen, akzeptierte Vorstellungen darüber, was es bedeutet, eine differenzierte Zelle zu sein, zu verwerfen, sagt Zwaka, dessen Labor die Eigenschaften embryonaler Stammzellen untersucht. Vielleicht, so schlägt er vor, ist es nicht notwendig, eine embryonale Zelle durch jeden Entwicklungsschritt zu führen, um einen bestimmten Zelltyp zu erzeugen. Es kann eine Reihe von „Hauptregulatoren“geben, die es beispielsweise einer Hautzelle ermöglichen würden, ein erwachsenes Neuron zu werden, ohne den embryonalen Zustand zu durchlaufen.

Trotz des Sprunges auf den iPS-Zug bestehen Wilmut und andere Klonpioniere darauf, dass die Forschung an embryonalen Stammzellen fortgesetzt wird. SCNT hat wichtige Lektionen zur Grundlagenbiologie angeboten und wird weiterhin Studien zur Zellprogrammierung und Reprogrammierung außerhalb des Genoms ermöglichen. Nur embryonale Zellen können Fragen zur Fruchtbarkeit und zur sehr frühen menschlichen Entwicklung beantworten. Wissenschaftler werden sich wahrscheinlich auch auf SCNT verlassen, um Säugetiermodelle für Krankheiten wie Mukoviszidose und für landwirtschaftliche Anwendungen wie die Herstellung menschlicher Proteine ​​in Tiermilch zu erstellen.

"Es ist einfach zu früh, eine Straße über eine andere zu ziehen", sagt Daley, der auch Präsident der Internationalen Gesellschaft für Stammzellforschung ist. Sein Labor verwendet sowohl SCNT als auch iPS, um die Pluripotenz zu verstehen. Daley befürchtet, dass sich die öffentliche Meinung gegen die Embryonalarbeit wenden könnte, und hofft, dass eine neue US-Regierung Möglichkeiten eröffnet, neue Zelllinien für die Forschung zu klonen.

In der Tat haben Gegner der embryonalen Zellforschung den Moment des Angriffs ergriffen, als Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit auf andere Bereiche lenken. "Es gibt keinen triftigen Grund für das Klonen von Menschen" oder die Zerstörung von Embryonen, schrieb Tony Perkins vom Family Research Council. Es ist schwer dem Gefühl zu entkommen, dass die SCNT-Forschung rückläufig ist. Die ethischen Barrieren und die knappe Eierversorgung bleiben entmutigend. Wenn iPS ausfällt, sagt Wilmut voraus, könnte der Kerntransfer zur Herstellung von Zelllinien eines Tages zu einer Geschichtsstunde werden.

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